Fysik

Tja.

1. Axel har fått en stor tavla i födelsedagspresent. Den är 100 cm lång och 50 cm hög samt väger 6,5 kg.
För att kunna hänga tavlan på väggen har Axel skruvat i öglor längst ut på kortsidorna 10 cm från
tavlans övre kant. Han har även klippt till en ståltråd som håller för 200N och som han fäster så att
delen av ståltråden mellan öglorna är 101 cm lång.

a)
Utred om enkel, dubbel eller tredubbel tråd skulle hålla och förklara Ellas tveksamhet beträffande
ramens hållbarhet.
b)
Föreslå ett sätt för Axel att fästa tråden så den håller och så att belastningen på ramen inte blir
så stor.


Har någon koll på hur man ska lösa detta?
tacksam för alla svar!

Med vektorer och geometri. Men det är lite kul att det är så tillrättalagt Axel tänker tokigt och Ella rätt. de vill inte ha jämlikhetsombudsmannen på sig. Då vinkeln är ganska trubbig blir det stor kraft på tråden. Därför skulle man vilja veta vad det är för kvalité och härdning på denna så att man kan beräkna vad som händer i sträckgränsen. Det kan ändra på geometrin ganska mycket.

Den Kloka flickan Ella tycker att han ska ta längre tråd eller sätta öglorna närmare varandra. Och nej jag tänker inte räkna ut det åt dig för att skoluppgiften är postad i fel fora.

Kraften på tråden kommer att vara densamma vare sig det är en trubbig vinkel eller en spetsig eftersom kraften endast kan verka i trådens riktning.

För ramens hållbarhet spelar däremot vinkeln roll.

Kraften på tråden ökar då vinkeln där tavlan är upphängd i väggen ökar. (t o m mot oändlighet då vinkeln ökar mot 180). Kraften på ramen (i trådens riktning) är densamma som kraften på tråden.

Kraften på tråden = F.
Tavlans vertikala tyngdkraft på ena tråden = Fy.
Fx = horisontala kraften på tråden.
Vinkeln på tråden där tavlan är upphängd i väggen = A.
g = 9.82

Fy = 6.5*g /2
F^2 = Fx^2+Fy^2
tan(A/2) = Fx/Fy

Nejdu.
Kraften på tråden kan endast verka i trådens riktning och den är konstant.
Om vi följer ditt exempel skulle vi aldrig kunna hänga upp något i en enda fästpunkt eftersom kraften skulle bli oändlig och det inte finns något material som klarar detta.
Du inser det orimliga i detta hoppas jag.

Kraften på ramen är densamma som på tråden, mycket riktigt, men kraften på ramen tas upp både på den vertikala och den horisontella delen av ramen.
Du måste skilja på kraften som tas upp på ramen i fästpunkterna och inverkan på ramen i sig. Ramen kommer av krafterna att påverka ramen horisontellt och vertikalt.

Man kan ganska enkelt experimentera hur kraften ändras med vinkeln. Detta genom att förlänga tråden med en gummisnodd och se hur gummisnoddens längd ändras med vinkeln (när man förlänger eller förkortar bara tråden). En gummisnodds längd ökar med kraften.

Jag uppmanar dig att göra detta experiment så får du se hur fel du har

Kraften kan endast verka i trådens riktning då den är det enda som kan ta upp kraften.
Var lär sig folk fysik nuförtiden?

Det var ett snyggt och pedagogiskt sätt att visa det på! Konstigt att en del har uppenbara problem med att förstå Newtons tredje lag. Den lärs ju ut i grundskolan i typ sjuan.

Nu bryr jag mig inte om bilder, så texten kommer att bli lång, men ändå:

- jag utgår från att tavlan hängs med kroken mitt mellan sidorna
- tråden som tavlan hänger i är en cm längre än tavlans bredd
- när tavlan hänger kommer tråden att bilda ett väldigt trubbigt V, med spetsen uppåt
- draget i tråden kan bara följa trådens längdriktning
- eftersom tavlan hänger i mitten kan vi strunta i ena sida, och bara titta på den andra
- ena sidan av tråden bildar hypotenusan i en rätvinklig triangel
- man kan dela upp spänningen i tråden i en lodrät och en vågrät del
- den lodräta delen av spänningen måste vara motsvara 3,25 kg (halva tavlans vikt)
- den vågräta delen av spänningen i tråden beror på vinkeln mellan tråden och horisontalplanet och på tavlans vikt
-vinkeln mellan tråden och horisontalplanet bestäms av cos v= 50/51 (halva tavlans bredd delat med halva trådens längd). Vinkeln blir 11,3 grader (avrundat till bara en decimal)
- dragkraften i tråden gånger sinus för denna vinkel blir den vertikala komposanten: F*sin(v)=3,25
- detta ger att dragkraften i tråden är 3,25/sin(11,3)=16,5 (kg, inte Newton)
- den horisontella komposanten av denna kraft blir då 16,5*cos(11,3)=16,2 (kg, inte Newton). Det är denna kraft som drar sidorna av tavlan mot varandra.



För den som vill kan ni stoppa in andra vinklar i uträkningarna ovan, och se hur det påverkar kraften i tråden: ju kortare tråd (och därmed mindre vinkel mot horisontalplanet) desto större kraft i tråden. Minst kraft blir det förstås med en enda tråd som fästes mitt på tavlan (man får då vinkeln 90 grader mot horisontalplanet), och om man lyckas få till en helt otöjbar tråd som är exakt lika lång som tavlans bredd kommer den att krossa ramen när man hänger upp tavlan.

skall det ej vara cos v=50/(101/2)=50/50.5 och inte,cosv=50/51

Jo, självklart. My bad :-(

[quote=Cmyx4bj|51298574]Tja.

1. Axel har fått en stor tavla i födelsedagspresent. Den är 100 cm lång och 50 cm hög samt väger 6,5 kg.
För att kunna hänga tavlan på väggen har Axel skruvat i öglor längst ut på kortsidorna 10 cm från
tavlans övre kant. Han har även klippt till en ståltråd som håller för 200N och som han fäster så att
delen av ståltråden mellan öglorna är 101 cm lång. Axel syster Ella passerar när håller på at montera tråden ( så där kan du inte göra säger Ella ( tr¨den kommer inte att hålla då tar jag och gör den dubbel säger axel ( snack) säger ella ( kanske håller tråden men ramen kommer nog att brytas sönder ) Axel fattar inte ett smack

a)
Utred om enkel, dubbel eller tredubbel tråd skulle hålla och förklara Ellas tveksamhet beträffande
ramens hållbarhet.
b)
Föreslå ett sätt för Axel att fästa tråden så den håller och så att belastningen på ramen inte blir
så stor.


Kan någon snälla förklara denna ?